Čo je dielektrická pevnosť?

Dielektrikum je látka, ktorá nevedie elektrický prúd (alebo je veľmi slabo vodivá). Jednoducho povedané je to „izolácia“, keď dielektrikum začne viesť elektrinu (to znamená, že sa stáva vodičom), dôjde k poruche. Porucha nastane, ak je prekročená určitá hodnota elektrického poľa látky. To je iba hodnota intenzity elektrického poľa, pri ktorej k tomu dôjde, a je to hodnota elektrickej sily, pre každú látku existuje určitý prah. V tomto článku povieme čitateľom stránky my.electricianexp aká je dielektrická pevnosť izolácie a prečo sa môže znižovať.

obsah:

Fyzický význam
Druhy členenia
Plyn a izolácia
Dôvody zníženia dielektrickej pevnosti
Elektrická sila silových káblov

Fyzický význam

Intenzita elektrického poľa sa zvyšuje so zvyšujúcim sa napätím medzi vodičmi, môže to byť doska kondenzátora alebo káblového jadra (v samostatnom vinutí), v určitom bode dôjde k narušeniu izolácie. Hodnota charakterizujúca napätie v čase poruchy sa nazýva elektrická pevnosť a je určená vzorcom:

tu: U je napätie medzi vodičmi, d je hrúbka dielektrika.

Dielektrická pevnosť sa meria v kV / mm (kV / cm). Tento vzorec platí pre ploché vodiče (vo forme pások alebo dosiek) s jednotnou izolačnou vrstvou medzi nimi, napríklad v papierovom kondenzátore.

Skrat v elektrických zariadeniach a kábloch sa vyskytujú práve v dôsledku poruchy izolácie elektrický oblúk, Dielektrická pevnosť je preto jednou z najdôležitejších vlastností izolácie. Požiadavky na elektrickú pevnosť izolácie elektrických zariadení a napätie elektrických zariadení 1 - 750 kV sú stanovené v GOST 55195-2012 a GOST 55192-2012 (metódy na testovanie elektrickej sily v mieste inštalácie).

Druhy členenia

V homogénnej dielektrike sa rozlišuje niekoľko typov členení - elektrický a teplo, Tiež existuje ionizácie porucha, ktorá je dôsledkom ionizácie plynných inklúzií v pevnom dielektriku. Elektrická sila dielektrik v mnohých ohľadoch závisí od nehomogenity poľa a výskytu procesov ionizácie plynu (intenzita a povaha) alebo iných chemických zmien v materiáli. To vedie k tomu, že k rozpadu toho istého materiálu dochádza pri rôznych napätiach. Preto je prierazné napätie stanovené priemernou hodnotou podľa výsledkov mnohých testov. Závislosť elektrickej sily plynu na hustote (tlaku) a hrúbke vrstvy plynu je vyjadrená Paschenovým zákonom: U_atď.= f (pA)

Plyn a izolácia

Zdalo by sa, ako súvisí ionizácia plynov a izolácia elektrických zariadení? Plyn a elektrina sú spojené čo najbližšie, pretože je to vynikajúci dielektrikum.Preto sa na izoláciu vysokonapäťového zariadenia používa plynné médium.

Ako dielektrikum sa používa vzduch, dusík a plyn. Elegaz je fluorid sírový, najsľubnejší materiál z hľadiska elektrickej izolácie. Na distribúciu a príjem vysokonapäťovej elektriny sa používajú viac ako 100 kV (odstránenie elektrární, príjem elektriny vo veľkých mestách atď.), Úplné rozvádzače (GIS).

Hlavnou oblasťou aplikácie plynu SF6 je práve rozvádzač. Plyn, okrem toho, že sa používa ako elektrická izolácia, sa môže vyskytnúť počas prevádzky káblov naplnených olejom (alebo káblov s impregnovanou papierovou izoláciou). Pretože k cyklickému zahrievaniu a ochladzovaniu kábla dochádza v dôsledku priechodu napätia rôznych veľkostí.

Pojem „tepelná degradácia“ sa vzťahuje na káble s impregnovanou papierovou izoláciou. Pyrolýza celulózy produkuje vodík, metán, oxid uhličitý a oxid uhoľnatý. Počas starnutia izolácie spôsobujú výsledné plynové útvary (so zvýšeným napätím) ionizačné poruchy izolácie. Práve kvôli ionizačným javom sa energetické káble s izoláciou vyrobenou z papiera nasiaknutého olejom (s viskóznou impregnáciou) používajú v energetických vedeniach s napätím do 35 kV a stále menej sa používajú v modernej energii.

Dôvody zníženia dielektrickej pevnosti

Najnegatívnejší vplyv na dielektrickú pevnosť izolácie má striedavé napätie a teplota. Pri striedavom napätí, to znamená napätí, ktoré sa čas od času mení, napríklad elektráreň vydáva do vedenia 220 kV z dôvodu technickej poruchy alebo plánovanej opravy sa hodnota napätia zníži na 110 kV, po oprave opäť 220 kV. Toto je striedavé napätie, to znamená, že sa mení v určitom časovom období. Striedavé napätie je celkom bežné. Priemerná hodnota tohto napätia sa stanoví pomocou grafu:

Alebo určené vzorcom:

Teplota ohrevu kábla v dôsledku toku elektrického prúdu významne znižuje životnosť vodiča (dochádza k tzv. Starnutiu izolácie). Závislosť intenzity rozkladu pri rôznych teplotách je uvedená v grafe:

Elektrická sila silových káblov

Najnáročnejším odvetvím elektrickej pevnosti sú pravdepodobne káblové výrobky. Hlavnými typmi káblov používaných v energetike (určené pre menovité napätie do 500 kV) sú olejom naplnené káble s papierovou izoláciou.

Navyše, čím vyššie je menovité napätie, pre ktoré sú navrhnuté, tým vyššia je hmotnosť kábla. Olej sa používa ako impregnácia odplynená a nízka viskozita (MN-3, MN-4 a analógy). Zvýšenie tlaku oleja vedie k zvýšeniu dielektrickej pevnosti izolácie olej-papier. Káble s tlakom 10 až 15 atmosfér sa používajú pri vysokom napätí, hodnota pevnosti dosahuje 15 kV / mm.

V posledných rokoch boli káble naplnené olejom nahradené zosieťovanými polyetylénovými káblami (káble SPE). Sú ľahšie, ľahšie ovládateľné a životnosť je rovnaká. Okrem toho nie sú SPE tak citlivé na zmeny teploty a nepotrebujú ďalšie vybavenie, ako sú nádrže na vyrovnávanie oleja (na vyrovnávanie prebytočného oleja pri rôznych tlakoch). Zosieťované polyetylénové káble sa inštalujú omnoho ľahšie, ľahšie sa udržiavajú koncovky a spojky.

Celý svet vyvíja káble SPE (káble XLPE), čo viedlo k tomu, že tieto vodiče sú už vo svojich parametroch zreteľne lepšie ako káble naplnené olejom:

Jedinou nevýhodou SPE je intenzívne starnutie, avšak početné štúdie všetkých svetových výrobcov tento proces spomalili. Takzvané triázy už nie sú príčinou rozpadu izolácie.Rast spotreby energie v modernom svete stimuluje rozvoj nielen zdrojov elektrickej energie, ale aj káblových výrobkov a rozvádzačov. Štúdie týkajúce sa elektrickej pevnosti izolácie sú hlavným zameraním v energetike.